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摘要：当前高层建筑所采用的结构体系得到了快速发展，变得越来越多。结构体系不同，受力和变形特点就不同，结构抗侧刚度也不相同。框架剪力墙结构体系，既能实现大小房间的灵活布置，结构侧向刚度又能得到保证。该结构体系具有两道抗震防线，受力特点良好，在现代建筑结构中运用越来越广泛。本文就简单介绍一下高层建筑框架剪力结构在抗震方面的设计。
关键词：高层建筑；框剪结构；抗震设计
引言：因为框剪结构体系具有较大的侧向刚度，布局灵活，有利抵抗水平力，在地震荷载作用下又能较好地吸收地震能量，具有良好的抗震性能，所以被广泛用于高层建筑设计中。
1、框架-剪力墙结构的受力特点
低层建筑结构在设计时主要考虑竖向荷载的作用效应，水平方向的风荷载、地震作用对结构体系产生的内力和位移都很小，通常可以忽略不计。水平荷载随着结构高度的增加对结构体系产生的作用效应越来越大。在高层结构中，水平荷载产生的内力和位移会逐渐增大最终成为控制因素。因此，高层框架-剪力墙结构作为一种高层建筑在设计时除了要使结构满足竖向承载力的要求外，还要满足水平荷载对结构强度的要求。高层建筑结构在水平荷载作用下，随着结构高度的增加，其侧向变形增长十分迅速，变形值与建筑高度H的4次方成正比，因此框剪结构应该布置足够多的剪力墙作为抗侧力体系以使结构具有足够的刚度以控制侧向变形在规范的要求之内。
地震作用相对于水平风荷载对高层结构体系的影响要大很多，因此在进行高层结构设计时应使整个结构体系和各结构构件按照延性要求进行设计。在大震作用下，通过结构的塑性变形吸收大量地震作用，从而实现消耗地震能量，使结构做到不破坏、不倒塌的目的。
2、框架-剪力墙结构的设计原则
结构设计应遵循一定的原则以保证结构具有足够的安全稳定性。结构设计应保证结构体系具有足够的承载能力、刚度以及变形能力；应避免结构局部出现薄弱层而使结构体系出现破坏；应对结构设计中可能会出现的构件薄弱位置，采取合理的加强措施；应使整个结构体系以及各个子构件具有足够的竖向刚度和水平刚度，防止结构出现过大的变形。
2.1 计算简图的选取
高层建筑结构分析计算时宜对结构进行力学上的简化处理，使其既能反映结构的受力性能，又适应于所选用的计算分析软件的力学模型。计算简图选取是否适当是决定高层结构安全的首要条件。在结构内力与位移整体计算中，对于一些特殊结构如：转换层结构、加强层结构、连体结构、多塔楼结构，均应按照结构的特点选用合适的计算简图进行计算分析。在进行结构的整体计算时如对转换层、加强层、连接体等做简化处理的，在计算后应对其局部进行补充计算分析。计算简图还要采取必要的构造措施来保证。工程实际中的节点并不是纯粹的铰结点或刚结点，但与计算简图的误差在设计允许范围之内即可。
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2.2 选择合适的基础方案
在基础设计时，应综合考虑场地的工程地质的条件、上部结构体系的类型以及结构的载荷分布特点等，选取既经济又合理的基础方案。设计时为了能够最大限度的发挥地基的潜力，应该对地基进行变形验算。设计人员应仔细研究地质勘察报告，若缺少地质报告，应进行现场查看和参考临近建筑资料。统一结构单元应选用相同的基础形式。
2.3 选择适宜的结构方案
框架-剪力墙结构综合了框架结构平面布置灵活方便以及剪力墙结构抗侧向位移性能好的特点，能够满足即需要较大室内空间又节省占地面积的高层建筑结构的设计要求。框架-剪力墙结构通过设置在框架结构中的剪力墙作为抗侧力构件，利用剪力墙侧向刚度好的特点提高结构抗水平荷载的能力以及抗侧向位移的刚度，框架部分主要用于承担竖向荷载。剪力墙结构体系由于墙体间距不能太大，限制了平面房间的灵活布置，满足不了有较大空间使用要求的房间，框架-剪力墙结构恰好能满足这一需求。
3、高层建筑剪结构中剪力墙的布置
3.1剪力墙的布置
剪力墙的布置的关键是剪力墙的数量和位置。剪力墙多一些，结构的刚度大一些，侧向变形小一些，但剪力墙太多不但在布置上困难而且也没有必要。通常，剪力墙的数量以使结构的层间位移角不超过规范规定的限值为宜。剪力墙的数量也不能过少。在基本振型地震作用下剪力墙部分承受的倾覆力矩小于结构总倾覆力矩的５０％时，说明剪力墙的数量少。这种情况下，虽然其适用高度可以比框架结构高一些，但其框架部分的抗震要求应当提高，与框架结构的抗震要求相同。框剪结构体系中剪力墙的布置，应符合以下要求：
横向剪力墙宜尽量均匀对称设置在建筑物端部附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化处和竖向荷载较大的地方。但在沉降缝、伸缩缝和防震缝两侧，不宜同时设计剪力墙。纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋纵向较长时，不宜在两段布置纵向剪力墙，否则宜留施工后浇带以减小收缩应力的影响。纵、横向剪力墙、宜布置成Ｌ形、Ｔ形和形等，可设置为带边框的剪力墙。剪力墙的轴线，宜跟框架梁、柱轴线重合在同一平面内。框架梁与框架柱中线之间的偏心距：６～８度抗震设计时，不宜大于柱截面在该方向的宽度的１／４；９度时，不应大于柱截面在该方向的宽度的１／４。平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。应布置三片以上剪力墙，各片剪力墙的刚度宜均匀，单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总水平剪力的４０％。剪力墙的间距不宜过大。建筑中若有较长平面时，在侧向力作用下，两片墙之间的楼板可能在楼板平面内产生弯曲变形，若剪力墙间距较大，楼盖在其平面内变形过大，对框架柱产生不利影响，因此，要限值剪力墙的间距。当剪力墙之间的楼板有较大开洞时，开洞对楼盖平面刚度有削弱，墙的间距还要适当减小。对于剪力墙间距超过所列值的框剪结构，结构计算时应计入楼板变形的影响。在一榀很长的框架中（一般为纵向），剪力墙不宜集中布置在该榀框架的两尽段，以避免在温度变化、结构涨缩时由于两端的约束作用而造成的楼盖梁板开裂。
3.2合理剪力墙数量的确定
在满足规范规定的位移限值条件下，剪力墙数量应尽量减少，但也不能过于小，并能充分发挥框架承担０．２Ｖｏ楼层总剪力的作用，这样结构的地震反应相对小，且做到经济合理；在这样确定了剪力墙数量之后，还应验算结构的自振周期Ｔ，要使结构的自振周期避开场地的卓越周期，通常情况下一般能过满足，但这一点是不可以忽视的一个问题。
结束语
综上所述，高层建筑框剪结构设计的对建筑的安全，城市土地面积的规划具有非常重要的意义，因此在今后的设计或者研究中，应该加强重视框剪结构设计，布置合理性及结构的优化。
参考文献
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[4]侯松.高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J].建材与装饰，2017
论文作者:陈英远
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/7
标签：结构论文; 剪力墙论文; 刚度论文; 荷载论文; 框架论文; 体系论文; 位移论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;